Введение к работе
Актуальность темы. Одной из главных задач, стоящих перед машиностроением, является снижение расхода металла при изготовлении деталей раз-іичньїми методами, в том числе, листовой штамповкой. Коэффициент исполь-ювания металла в листоштамповочном производстве в последние годы практи-гсски не растет. Особенно он мал при изготовлении деталей типа тел вращения ; относительно большим отверстием типа ободков, колец, оправ и не превышает для многих из них 0,2,..0,3. Такие детали изготавливают вытяжкой из пло-жой заготовки с последующей пробивкой отверстия требуемой формы и разме-эов.
Существенно увеличить коэффициент использования металла и повысить производительность можно путем совмещения операций вытяжки и отбортовки вытяжки-отбортовки) при получении деталей из плоской заготовки (или полуфабриката, полученного вытяжкой или формовкой) с предварительно пробитым отверстием, диаметр которого меньше диаметра отверстия в дне готовой детали. Формообразование детали в этом случае осуществляется не только за счет течения металла с периферийной части заготовки, но и интенсивного деформирования внутренней ее части. Это позволит уменьшить размеры исходной заготовки и увеличить коэффициент использования металла.
Несмотря на очевидные преимущества процесса вытяжки-отбортовки, позволяющей не толысо экономить металл, но и уменьшать число переходов штамповки, он не получил широкого распространения по ряду причин. К их числу относятся: недостаточная изученность характера формоизменения заготовки в зависимости от условий осуществления процесса, отсутствие дашшх о предельных деформациях, отсутствие научно-обоснованных рекомендаций и методик проектирования процесса.
Создание и практическое применение методики проектирования ресурсосберегающих технологий позволит выбрать рациональный вариант штамповки на основе вытяжки-отбортовки и определить параметры технологического процесса при заданных размерах детали. Учет всех значимых факторов при разработке математической модели вытяжки-отбортовки позволит более точно рассчитать энергосиловые и деформационные параметры процесса.
В области практического применения методики представляет интерес разработанная автоматизированная система проектирования металлосберегающих технологических процессов изготовления деталей типа тел вращения с отверстием в донной части вытяжкой-отбортовкой.
Возможность повышения эффективности технологического процесса свидетельствует об актуальности данной работы.
Цель работы. Разработка на основе комплексных теоретических и экспериментальных исследований научно обоснованной методики проектирования технологических процессов штамповки деталей типа тел вращения вытяжкой-отбортовкой, обеспечивающих снижение расхода металла.
Поставленная цель достигнута путем комплексного проведения экспериментально-аналитических исследований с использованием математического моделирования процесса формообразования и регрессионного анализа экспериментальных данных по предельному деформированию при вытяжке-отбортовке с варьированием геометрических параметров исходной заготовки и инструмента.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
-изучить основные закономерности формоизменения заготовок в процессе вытяжки-отбортовки;
-разработать математическую модель процесса вытяжки-отбортовки, позволяющую на основе анализа параметров напряженно-деформированного состояния прогнозировать характер формоизменения заготовки;
-экспериментально исследовать процесс вытяжки-отбортовки с целые оценки достоверности математической модели и определения влияния ОСНОВНЫХ технологических параметров на характер деформирования и предельный коэффициент вытяжки-отбортовки;
-на основе экспериментальных и теоретических данных разработать методику проектирования технологий штамповки вытяжкой-отбортовкой и реализовать ее в виде системы автоматизированного проектирования,
-разработать и внедрить в производство научно-обоснованные металло-сберегающие технологические процессы штамповки деталей на основе вытяЖ' ки-отбортовки.
Научная новизна заключается в разработке математической модели про цесса БЫтяжкн-отуортовки, которая позволяет ка основе анализа параметров напряженно-деформированного состояния заготовки определять вид формою менения и обоснованно выбирать размеры исходной заготовки и расечитьіваті усилие прижима. Модель прошла экспериментальную проверку. которая пока зала ее соответствие реальным условиям процесса вытяжки-отбортовки.
В результате комплексных экспериментов получены уравнения регрессш для определения коэффициентов предельного деформирования, позволяющие за счет предельно допустимой величины диаметра отверстия увеличить коэф фициент использования металла.
Разработана методика проектирования металлосберегаюпшх технології штамповки осесимметричных деталей с отверстием в дне вытяжкой-отбортов кой, которая реализована в виде системы автоматизированного проектирования
Практическая ценность и реализация работы. На основании результате экспериментально-аналитических исследований разработаны рекомендации п установлению диаметра отверстия, пробиваемого перед вьітяжкой-отбортовкої в зависимости от коэффициента предельного деформирования.
Разработана методика и автоматизированная система проектирования пс зволяющие выбрать рациональный технологический процесс штамповки, обе; печивающий минимальный расход металла за счёт применения вытяжм отбортовки.
Материалы работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 1204 «Машины и технология обработки металлов давлением»
Реализация разработок диссертации в промышленности обеспечивает снижение расхода металла при изготовлении осесимметричных деталей с отверстием в дне вытяжкой-отбортовкой на 13 ... 22 % при соблюдении всех требований к их качеству.
На защиту выносятся:
-
Результаты теоретического анализа напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе вытяжки-отбортовки.
-
Результаты экспериментальных исследований влияния усилия прижима, диаметра отверстия и толщины металла на преимущественный вид деформирования заготовки, подтверждающие достоверность математической модели.
-
Результаты экспериментальных исследований влияния относительной толщины материала и относительного диаметра отверстия на коэффициент предельного деформирования.
-
Методика проектирования технологических процессов изготовления деталей типа тел вращения с отверстием в донной части вытяжкой-
отборт
-
Система автоматизированного проектирования металлосберегающих технологических процессов изготовления деталей типа тел вращения.
-
Результаты промышленного внедрена? технологических процессов штамповки деталей тина «ободок» вытяжкой - отбортовкой.
.Ахюобзния озботы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались: на Международной научной конференции «Технология - 96» (Новгород, 1996 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии обработки металлов давлением в машиностроении» (Иркутск, 1996 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технолопш листовой ' и объемной штамповки»
^\f— гТГ «*.«»- 1 QCt*J ». V ».** ..п.^іттп.тчп.-пт4/.і'пі" т.^>»-« Л»лг>^ттттт»» г> * т-т>-гтч пт*>ГЧО ТТ1Г Т .<" \ J JlDrtnUDVJts., UP I 1-/, lit» Iia_y-lhiv^ll|jaiwi-nv^iwil ivvn^ivj^tman v i«^yiv^3f»»«f ^^л**""**
участием «Новые методы, средства и технолопш в науке, промышленности и экономике» (Ульяновск, 1997 г.); на Ш-Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2000 г.); на И-Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» (Нижний Новгород, 2000 г.).
Публикации. Основное содержание работы отражено в двенадцати печатных работах.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключеіпія, списка литературы и приложения и содержит 178 машинописных
РТ!Т»1ТТ*ТТ -гіхлґі-ч«і Di^miiii-iti Л(\ пшл^\гиът\ь Э^ Torirrmr nnTJTTrtWOlIbia на "ч^ РТПЗНШ1Я\ И VlL^uiiriM iVhvxu, i^iuuv iu/i iv L/m/j ііл* v«^, a--' imv*'"M) .^/.4^...4^^. .... _ — ......^---»—— —
списка литературы из i*^v Пинмснсвашш.